211service.com
Flexibel pekskärm gjord med tryckt grafen
Grafen, ett ark av kol bara en atom tjockt, har spektakulär styrka, flexibilitet, transparens och elektrisk ledningsförmåga. Påskyndade av dess potential för användning i nya enheter som pekskärmar och solceller, har forskare lekt med sätt att göra stora ark av ren grafen, till exempel genom att raka bort atomtunna flingor och kemiskt lösa upp bitar av grafitoxid. Men under de trettiotal åren sedan grafen upptäcktes har laboratorieexperiment huvudsakligen gett bara fläckar av sakerna, och masstillverkning har verkat långt borta.
Se igenom: Forskare har skapat ett flexibelt grafenark med silverelektroder tryckta på den (nederst) som kan användas som en pekskärm när den är ansluten för att styra programvara på en dator (överst).
Framtiden för fältet flagnar verkligen inte av blyertsspån, säger Michael Strange , professor i kemiteknik vid MIT. Den stora produktionen av enskiktsgrafen var ett allvarligt tekniskt hinder för att utveckla grafenteknologin.
Nu, bäst alla tidigare rekord för syntes av grafen i laboratoriet, forskare vid Samsung och Sungkyunkwan University , i Korea, har producerat ett kontinuerligt lager av ren grafen storleken på en stor TV, som spolar ut det genom rullar ovanpå ett flexibelt, genomskinligt, 63 centimeter brett polyesterark.
Det är ingenjörskonst när den är som bäst, säger James Tour , en professor i kemi vid Rice University som har arbetat på sätt att göra grafen genom att lösa upp grafitbitar. [Folk har gjort] det i ett labb i små små ark, men aldrig på en maskin som denna.
Teamet har redan skapat en flexibel pekskärm genom att använda den polymerstödda grafenen för att göra skärmens genomskinliga elektroder. Materialet som för närvarande används för att tillverka transparent elektronik, indiumtennoxid, är dyrt och sprött. Att producera grafen på polyesterark som böjs är det första steget för att göra transparent elektronik som är starkare, billigare och mer flexibel. Du skulle teoretiskt kunna rulla ihop din iPhone och sticka den bakom örat som en penna, säger Tour.
Det koreanska teamet byggde på snabba framsteg under de senaste månaderna. Fältet har verkligen avancerat de senaste 18 månaderna, säger Strano. Vad de visar här är i huvudsak ett monolager över enorma områden - mycket större än vi har sett tidigare.
Rulla och rulle: Ett nygjort ark av grafen överförs till ett polyesterark när det passerar mellan varma valsar.
Förra året, Rodney Ruoff och hans team vid University of Texas i Austin visade att grafen kunde odlas på kopparfolie. Kol som förångats vid 1 000 grader skulle lägga sig atom för atom på folien, som var några centimeter i diameter. Byung Hee Hong , professor vid Sungkyunkwan University och motsvarande författare på tidningen, säger att användningen av en flexibel bas presenterade en lösning på grafenmasstillverkningsdilemmat.
[Detta] öppnade en ny väg till storskalig produktion av högkvalitativa grafenfilmer för praktiska tillämpningar, säger Hong. [Vår] dramatiska uppskalning möjliggjordes genom användningen av stora, flexibla kopparfolier som passade ugnens rörformade form. Och grafenarken kan bli ännu större. En roll-to-roll-process tillåter vanligtvis produktion av kontinuerliga filmer, säger Hong.
I Hongs metod lindas ett ark av kopparfolie runt en cylinder och placeras i en specialdesignad ugn. Kolatomer som bärs på en uppvärmd ström av väte och metan möter koppararket och sätter sig på det i ett enda enhetligt lager. Kopparfolien lämnar ugnen pressad mellan varma valsar och grafenen överförs till en polyesterbas. Silverelektroder trycks sedan på arket.
Tekniken visar en viss potential att skalas upp för massproduktion. De visar särskilt att de kan odla grafenet [på ett sätt] som är kompatibelt med tillverkning, säger Strano. Det är ett mycket ekonomiskt sätt att tillverka material.
Hong ser tillämpning för metoden vid produktion av grafenbaserade solceller, touchsensorer och platta skärmar. Men han säger att produkterna kommer att dröja ett tag. Det är för tidigt att säga något om massproduktion och kommersialisering, säger han. Nuvarande tillverkningsprocesser för indiumtennoxid använder en spridningsteknik som skiljer sig från rulle-till-rulle-utskrift. Men situationen kommer att förändras när större marknader för flexibel elektronik bildas inom en snar framtid, säger Hong.